Dai corsi d’acqua tombinati alle grandi opere delle reti acquedottistica e fognaria, tra tecnologie manutentive e innovazione
Presentiamo, in versione ridotta, l’articolo pubblicato nel n. 158 della rivista “Gallerie e Grandi Opere Sotterranee” della Società Italiana Gallerie, l’associazione italiana affiliata all’International Tunnelling Association (ITA-AITES).
Le gallerie idrauliche nel contesto urbano di Milano
A Milano, le gallerie idrauliche costituiscono un complesso sistema di infrastrutture sotterranee sviluppatosi nel tempo in risposta alle esigenze di gestione delle acque, tra cui requisiti igienico-sanitari, approvvigionamento idrico e sicurezza idraulica. Nel corso del tempo, la maggior parte dei corsi d’acqua è stata progressivamente coperta e confinata nel sottosuolo, diventando una componente spesso trascurata del sistema urbano moderno.
La disponibilità e la qualità dell’acqua hanno storicamente avuto un ruolo centrale nello sviluppo della città. Milano non sorge lungo un grande fiume e ha fatto affidamento su una vasta rete di canali artificiali e corsi d’acqua, tra cui Lambro Settentrionale, Olona, Seveso, Pudiga e Merlata, Naviglio Martesana, Naviglio Grande e Naviglio Pavese, Lambro Meridionale e Cavo Redefossi. L’acqua potabile e gran parte dell’approvvigionamento domestico venivano tradizionalmente ricavati da numerosi pozzi privati che attingevano dalla falda freatica superficiale.
La costruzione del primo acquedotto pubblico di Milano iniziò nel 1888. La prima stazione di pompaggio, nota come «Arena», risale al 1889 ed era alimentata da sei pozzi. Tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo, il sistema di approvvigionamento idrico comunale si espanse rapidamente, raggiungendo diciannove stazioni di pompaggio attive. Successivamente furono introdotti serbatoi per garantire un approvvigionamento più stabile e continuo durante i picchi di domanda. Nel 1953 entrò in funzione la stazione di pompaggio Platone, con una portata di 1.000 litri al secondo. Per la prima volta il prelievo idrico avveniva tramite un grande pozzo radiale che fungeva anche da serbatoio di accumulo. L’abbassamento della falda freatica tra il 1954 e il 1970 causò tuttavia il malfunzionamento dei sistemi di drenaggio orizzontali e una significativa riduzione della portata. Oggi, invece, il sistema di approvvigionamento idrico di Milano si basa esclusivamente sul prelievo di acque sotterranee, raggiungendo profondità fino a circa 140 metri.
Numerosi reperti archeologici indicano che Milano disponesse già di una rete fognaria in epoca romana. Il suo sviluppo rimase tuttavia frammentario fino al 1868, quando fu elaborato il primo piano globale di rete fognaria per le zone centrali e densamente edificate della città. Tra il 1885 e il 1887, in risposta all’espansione urbana, la rete fu ampliata con l’obiettivo di raccogliere sia le acque reflue sia quelle piovane all’interno di un sistema misto. Nel corso del XX secolo la rete ha continuato a espandersi parallelamente allo sviluppo urbano, portando alla costruzione di ulteriori collettori principali. Attualmente la rete fognaria di Milano si estende per diverse migliaia di chilometri ed è caratterizzata da un’età media elevata, con molti tratti risalenti alla fine del XIX e all’inizio del XX secolo. Le sezioni presentano una notevole variabilità di dimensioni e geometria: si passa da piccoli condotti circolari con diametri minimi di circa 0,30 metri a grandi collettori con larghezze e altezze superiori a 5 metri, spesso caratterizzati da sezioni policentriche. Le sezioni ovoidali sono ampiamente utilizzate nella rete storica. All’interno della rete sono ancora presenti condotte più vecchie realizzate in muratura o in calcestruzzo non armato, molte delle quali presentano oggi un deterioramento significativo. Le condotte fognarie sono dotate di circa 50.000 camerette sotterranee necessarie per l’ispezione e la manutenzione, generalmente accessibili dal livello stradale tramite chiusini.
Negli ultimi anni è stato compiuto uno sforzo significativo per digitalizzare i rilievi storici e integrare nel sistema GIS dati quali ubicazione, dimensioni, materiali, profondità e quota delle condotte. Il sistema viene costantemente aggiornato sulla base delle ispezioni e delle verifiche sul campo.
Inoltre, come detto, Milano è caratterizzata da una vasta rete di corsi d’acqua naturali e artificiali. La canalizzazione dei corsi d’acqua nell’area milanese avvenne principalmente a partire dagli anni ’30 del ‘900, in seguito alla rapida espansione urbana e alla trasformazione della città in una metropoli moderna. L’esigenza di sviluppare le infrastrutture stradali, migliorare l’igiene pubblica e razionalizzare lo spazio urbano portò alla progressiva copertura di numerosi canali, fossati e corsi d’acqua minori. Oggi circa un quarto dell’estensione totale della rete idrica all’interno del territorio comunale è canalizzata. Le dimensioni variano da piccoli tratti associati a canali di drenaggio minori fino a grandi canali sotterranei. Alcuni corsi d’acqua sono stati interrati, come la Fossa Interna. La rete dei corsi d’acqua opera in larga parte indipendentemente dalla rete fognaria, che si sviluppa principalmente a profondità maggiori, ma esistono collegamenti significativi, in particolare a valle della città, attraverso gli sfioratori per le acque piovane. Per questo motivo le due reti operano di fatto come un unico sistema di drenaggio urbano integrato.
Stato di conservazione e problematiche critiche delle gallerie idrauliche
I corsi d’acqua canalizzati e le gallerie fognarie storiche presentano modelli ricorrenti di deterioramento, in gran parte associati all’età delle strutture e al loro funzionamento prolungato in condizioni ambientali aggressive. Circa il 35% della rete fognaria risale a 31–50 anni fa, mentre circa il 25% ha più di 50 anni. I tratti più antichi sono prevalentemente costituiti da muratura e calcestruzzo non armato e sono quindi più soggetti al degrado dei materiali.
Nelle condotte fognarie i meccanismi di degrado possono essere generalmente raggruppati in due categorie: azioni interne, quali erosione indotta dalla velocità del flusso, trasporto di solidi e corrosione chimica dovuta alle acque reflue aggressive, e azioni esterne legate ai carichi superficiali, principalmente quelli trasmessi dal traffico alle strutture sotterranee. Tra i problemi osservati più frequentemente figurano avvallamento ed erosione al livello medio dell’acqua, distacco di rivestimenti interni con esposizione dei materiali strutturali, fessurazioni longitudinali o trasversali e deterioramento correlato a un’insufficiente copertura in calcestruzzo negli elementi in cemento armato.
La valutazione dello stato di conservazione dei collettori fognari si basa su un approccio integrato che combina ispezioni visive con informazioni storiche, geometriche, idrauliche e strutturali. Le ispezioni consentono l’identificazione e la mappatura dei principali meccanismi di degrado, tra cui crepe, fratture, deformazioni, disallineamenti dei giunti, intrusioni di radici, infiltrazioni, depositi di sedimenti, cedimenti e danni causati da azioni meccaniche o chimiche. I dati delle ispezioni vengono integrati con le informazioni disponibili sui materiali, l’età strutturale, i precedenti interventi di manutenzione o risanamento e, ove disponibili, con misurazioni idrauliche, documentazione progettuale, modelli idraulici, dati sulle condizioni del terreno e sui carichi di traffico.
Questo approccio è stato ulteriormente sviluppato attraverso una metodologia basata sul rischio, che considera lo stato di conservazione e una serie di fattori evolutivi, tra cui materiale, geometria, dimensioni, profondità di posa, carichi del traffico, interazione con le acque sotterranee e accumulo di sedimenti. La classificazione dei collettori in diversi livelli di rischio supporta la definizione delle priorità per ispezioni, monitoraggio e interventi di consolidamento.
Ispezione, monitoraggio e controllo delle infrastrutture
Le attività di ispezione rappresentano il principale livello di valutazione dello stato di conservazione delle gallerie idrauliche e delle infrastrutture fognarie di Milano. In media, ogni anno vengono ispezionati circa 200 chilometri di rete.
L’approccio più consolidato si basa su ispezioni con telecamere a circuito chiuso (CCTV), effettuate utilizzando piattaforme mobili telecomandate, in genere veicoli cingolati dotati di videocamere. Per valutazioni rapide o rilievi preliminari possono essere utilizzati anche sistemi basati su periscopi. Tecniche più avanzate, tra cui scansione laser tridimensionale e rilievi LiDAR, vengono applicate selettivamente a strutture specifiche o nodi idraulici complessi. Negli ultimi anni sono state testate anche soluzioni innovative, tra cui piattaforme galleggianti dotate di telecamere e sistemi sonar e rilievi con droni nei collettori di grande sezione. Queste tecnologie consentono di estendere le capacità di monitoraggio in tratti complessi o meno accessibili della rete sotterranea.
Accanto alle ispezioni visive sono stati introdotti sistemi avanzati di monitoraggio strutturale. Un sistema distribuito basato sulla tecnologia a fibra ottica è stato implementato su circa 9,5 chilometri, con l’obiettivo di rilevare spostamenti, deformazioni e condizioni anomale nel tempo, consentendo l’identificazione precoce di potenziali fenomeni di instabilità. Il sistema utilizza due linee in fibra ottica installate lungo il collettore: una in sommità e una sul fondo. La prima consente di monitorare deformazione meccanica e temperatura, mentre la seconda viene utilizzata principalmente per la temperatura e per stimare portata, velocità del flusso e livello dell’acqua. I dati vengono elaborati attraverso un software dedicato, che genera automaticamente allarmi al superamento di soglie predefinite. I parametri monitorati includono temperatura, livello dell’acqua, portata, velocità del flusso, stato di sollecitazione strutturale e deformazione della conduttura. I dati vengono trasmessi a un centro di controllo operativo presso la sede centrale di MM a Milano. In caso di allarme vengono allertate squadre tecniche specializzate per verificare l’anomalia e, se necessario, mettere in sicurezza l’infrastruttura.
Il sistema di monitoraggio è ulteriormente integrato con l’analisi dei dati satellitari, che consente di rilevare movimenti superficiali e cedimenti del terreno. L’integrazione dei dati permette di correlare i fenomeni superficiali con le condizioni delle infrastrutture sotterranee, rafforzando un approccio preventivo e basato sul rischio alla gestione del patrimonio.
Tecnologie di manutenzione e risanamento
I lavori di manutenzione sulle gallerie idrauliche sono caratterizzati da un approccio operativo sviluppato attraverso una pluriennale esperienza in progetti di costruzione e risanamento. In media, ogni anno vengono effettuate operazioni di manutenzione ordinaria e pulizia su circa 200 chilometri di rete, oltre a interventi di manutenzione straordinaria che interessano circa 5 chilometri.
Nel caso di collettori fognari accessibili per ispezioni con ingresso di personale, gli interventi possono comprendere la ricostruzione delle cavità locali, la sigillatura dei vuoti, l’applicazione di rivestimenti interni resistenti all’attacco dei solfati, la rimozione dei sedimenti, il taglio delle radici, la sigillatura di scarichi impropriamente allacciati e l’applicazione di rivestimenti di durabilità a sezione intera. Ove necessario, il rinforzo strutturale viene integrato con l’installazione di micropali. Le attività vengono organizzate in fasi operative definite in base alle condizioni strutturali e ai vincoli del cantiere, con l’obiettivo di ripristinare le prestazioni strutturali preservando l’efficienza idraulica e limitando la riduzione della sezione trasversale.
La maggior parte degli interventi viene eseguita attraverso operazioni con accesso umano dall’interno dei condotti. Le tecnologie di rivestimento basate su malte cementizie rinforzate con fibre sono state sviluppate negli anni ’90 in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Strutturale del Politecnico di Milano. La preparazione della superficie comprende la rimozione dei materiali deteriorati per garantire l’adesione degli strati successivi. Il rinforzo può essere realizzato tramite iniezioni di malta, sistemi di tassellatura e ancoraggio e reti metalliche saldate, seguiti dall’applicazione di rivestimenti cementizi ad alte prestazioni.
Gli interventi di manutenzione straordinaria su strutture storiche di rilevanza architettonica vengono effettuati con particolare attenzione alla conservazione della geometria originale e della muratura a vista, e comprendono pulizia, ripristino dei giunti di malta, sostituzione degli elementi danneggiati o mancanti e applicazione di rivestimenti protettivi.
Accanto alle tecniche tradizionali di risanamento interno, negli ultimi anni si sono diffuse le tecnologie innovative senza scavo (“no-dig”), con l’obiettivo di ripristinare le prestazioni strutturali e funzionali delle condotte riducendo i disagi sulla superficie urbana. Tra queste, microtunnelling e relining rappresentano soluzioni consolidate in specifiche condizioni. Il microtunnelling è una tecnica utilizzata per posare condotte tra una buca di partenza e una di arrivo. Lo scavo viene eseguito da una testa di scavo telecomandata, mentre i tubi prefabbricati vengono posati mediante spinta. Il metodo è particolarmente indicato per attraversare sottotraccia linee ferroviarie, strade principali o altre infrastrutture sensibili dove lo scavo a cielo aperto non è fattibile. Nel contesto urbano di Milano questa tecnologia è particolarmente vantaggiosa, poiché consente la realizzazione di nuove tratte di rete senza scavi estesi e profondi. La sua applicazione deve tuttavia confrontarsi con la complessità del sottosuolo milanese, caratterizzato dalla presenza di linee metropolitane e ferroviarie, corsi d’acqua canalizzati, sistemi di teleriscaldamento, condotte del gas, linee elettriche, reti di telecomunicazione e altre infrastrutture sotterranee.
Il relining consiste nell’installazione all’interno di una condotta esistente di un rivestimento continuo in feltro o fibre di vetro impregnate di resine termoindurenti, successivamente espanso e polimerizzato tramite processi termici o radiazioni ultraviolette, ottenendo una struttura interna rigida con spessore limitato e bassa rugosità. Tra le tecniche di relining, il CIPP (Cured-In-Place Pipe) è stato ampiamente applicato nelle reti fognarie.
La scelta della tecnica dipende dai vincoli logistici, dallo spazio disponibile, dai tempi di intervento, dai limiti di rumore ed emissioni e dai requisiti di gestione della portata. Nelle applicazioni fognarie occorre prestare particolare attenzione ai sistemi temporanei di deviazione della portata. Le caratteristiche geometriche della conduttura sono fondamentali per valutare l’applicabilità del relining. Curvature, variazioni della sezione, sifoni e profili non circolari richiedono un’attenta valutazione. Le ispezioni preliminari consentono di verificare la geometria, identificare ostacoli, rilevare infiltrazioni, localizzare gli allacciamenti e valutare eventuali interventi complementari.
Il controllo di qualità comprende ispezioni visive post-installazione, prove di tenuta e controlli specifici relativi alla tecnologia CIPP, inclusi il monitoraggio dei parametri di polimerizzazione e prove di laboratorio sui campioni di rivestimento. Se correttamente progettati ed eseguiti, questi interventi consentono di ripristinare adeguati livelli di sicurezza strutturale, prolungare la vita utile dell’infrastruttura e garantire la continuità operativa.
Conclusioni
I corsi d’acqua canalizzati, le gallerie fognarie e le principali opere di adduzione idrica di Milano costituiscono un sistema esteso e complesso, la cui conservazione richiede un’attenzione costante. I meccanismi di degrado individuati attraverso le attività di ispezione evidenziano l’importanza di interventi tempestivi e di una cultura della manutenzione consolidata.
Attraverso l’applicazione integrata di tecniche di risanamento convenzionali, soluzioni innovative senza scavo e strumenti di monitoraggio avanzati, per MM è possibile salvaguardare l’integrità strutturale e le prestazioni idrauliche della rete sotterranea, rafforzandone la gestione e la sicurezza nel contesto urbano.
* Fabio Marelli è Direttore Acquedotto e Fognatura; Federica Mazzocchi è Responsabile Analisi Tecnica e Progettazione Fognatura